DE2005696B2

DE2005696B2 - USE OF AN IRON ALLOY FOR THE MANUFACTURE OF SLEEVES FOR FAST NEUTRON REACTORS

Info

Publication number: DE2005696B2
Application number: DE19702005696
Authority: DE
Inventors: Louis Cointe Leroy Vincent Liege Meulemans Marcel Brüssel Carteels Florent Aaigem Habraken, (Belgien)
Original assignee: Centre Nationale de Recherches Me tallurgiques, Association sans but Lucra tif, Brüssel, Centre dEtude de lEner gie Nucleaire, Mol, (Belgien)
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 1970-02-07
Publication date: 1972-01-20
Also published as: NL163568C; GB1253006A; LU58006A1; DE2005696A1; NL163568B; SE348501B; FR2037088A1; BE745720A; JPS4811449B1; NL7001816A; US3719475A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Eisenlegierung für die Herstellung von Hüllen für Sehne! Ineutronenreaktoren.The invention relates to the use of an iron alloy for the manufacture of casings for Tendon! In neutron reactors.

Nach der schweizerischen Patentschrift 220 545 ist »ine Eisenlegierung mit 5° ₀ bis 40° ₀ Chrom und mit lii^ /ti 3° „ Titan für die Herstellung von Gegenständen bekannt, die eine konstante und stabile Permeabilität imfweisen sollen. Einer derartigen Legierung können *L..ii noch wenigstens eines der Elemente Aluminium, Silizium. Mangan. Molybdän. Wolfram, insgesamt bis zu 8" „ und daneben bis zu 3°'„ Vanadium hinzulegen sein. Zur Erzeugung eines Spannungszustandes wird diese Legierung zum Beispiel mit einer Walzendlcmpcriitur von 900 C warmgewalzt. Hierbei oder mich beim Kaltwalzen kann ein Verformungsgrad von 5 bis W_n bestehen, wobei gleichfalls Zwischenf:lühungcn bei Temperaturen von 700 bis 1200 C erolgen. Das Ziel is; dabei eine Legierung mit hohem »pc/itisehcm elektrischem Widerstand und dadurch bedingten niedrigen Wirbelstromverlusten, die sich hierdurch zum Gebrauch bei hochfrequenten Wechselströmen besonders suit eignet.According to the Swiss patent specification 220 545, an iron alloy with 5 ° ₀ to 40 ° ₀ chromium and lii ^ / ti 3 ° "titanium is known for the manufacture of objects which should have a constant and stable permeability. Such an alloy can contain at least one of the elements aluminum, silicon. Manganese. Molybdenum. Tungsten, a total of up to 8 "" and next to it up to 3 "" vanadium. To create a state of stress, this alloy is hot-rolled with a roll finish of 900 ° C. For example, a degree of deformation of 5 to W _n exist, whereby incidents also occur at temperatures of 700 to 1200 C. The aim is to create an alloy with high electrical resistance and the resulting low eddy current losses, which is particularly suitable for use with high-frequency alternating currents.

In auf die Anwendung bei thermonuklearen Re-Aktorcn begrenztem Ausmaß haben bereits bestimmte, tiichtrostcnde. austcnitische Stühle als Werkstoffe für die Herstellung von Schutzhüllen der nuklearen Trcib-HnITc Verwendung gefunden. Von diesen Stählen ist heK.'.iint. daß sie infolge ihres Kristallisationssvtems. Uii B heißt infolge ihres kubisch-fläthcnzentricrtcn Citlers. erhöhte Festigkcitscigenschaftcn besitzen. Jctioch weisen diese atistcnitisclicn Stühle eine gewisse fcprödbnichcnipfindlichkcit auf. so daß man sie einer liest ruh lung durch einen Ncutronenliuß erhöhter leichte, wie er bei Schnellneutroncnrcaktorcn im Gcgensatz zu thermonuklearen Reaktoren vorliegt, nicht aussetzen kann. To an extent that is limited to the use in thermonuclear re-actuators, certain rust-proof. Austcnitic chairs found as materials for the production of protective covers of the nuclear Trcib-HnITc use. Of these steels is heK. '. Iint. that they are due to their crystallization system. Uii B is called Citler because of its cubic, flaky-centered structure. have increased strength properties. However, these anatomical chairs show a certain degree of fragility. so that one reads it cannot expose it to a rest due to an electron leakage of increased lightness, as is the case with high-speed neutrons in contrast to thermonuclear reactors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff für die Herstellung von Schutzhüllen nuklearer Treibstoffe in Schnellneulronenreakloren in Vorschlag zu bringen, bei dem die erwähnte Sprödbruchempfindrichkeit in einem weitreichenden Maße ausgeschaltet ist. Zu diesem Zweck wird etfindungsgemäß eine Eisenlegierung, bestehend ausThe invention is based on the object of providing a material for the production of protective covers nuclear fuels in fast neon reactor in Bringing a proposal in which the brittle fracture sensitivity mentioned to a far-reaching extent is turned off. For this purpose, an iron alloy consisting of

13 bis 25"Z_n Chrom,
2 bis 7ⁿ/₀Titan,
nicht mehr als13 to 25 "Z _n chrome,
2 to 7 ⁿ / ₀ titanium,
not more than

0,OuS⁰Z₀ Kohlenstoff,0, OuS ⁰ Z ₀ carbon,

sowie wahlweise einzeln oder zu mehreren
0 bis S⁰Z₀ Aluminium,
2 bis 7 ⁰Z₀ Vanadium,
2 bis 7⁰Z₀ Silizium,
0 bis 3 ⁰Z₀ Molybdän,as well as either individually or in groups
0 to S ⁰ Z ₀ aluminum,
2 to 7 ⁰ Z ₀ vanadium,
2 to 7 ⁰ Z ₀ silicon,
0 to 3 ⁰ Z ₀ molybdenum,

ίο 0 bis 0,5 ⁰Z₀ je Element einer oder mehrerer derίο 0 to 0.5 ⁰ Z ₀ per element of one or more of the

seltenen Erden,Rare Earth,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, für die Herstellung von Hüllen für Schnellneutronenreaktoren verwendet.The remainder is iron and impurities from the smelting process, for the manufacture of casings for high-speed neutron reactors used.

Bei einer derartigen Legierung tragen die chemische Zusammensetzung, das kubisch-tlächenzentrierte Gitter und die hervorragenden Festigkeitseiger.schaften bei hohen Temperaturen dazu bei, daß sie sich in besonderem Maße für den eingangs genannten Verwendungszweck eignet. Infolge ihrer chemischen Zusammensetzung besteht bei derartigen Legierungen ein geringer Wirkquerschnitt zur Absorption von Schnellneutronen in Verbindung mit guter Verträglichkeit mit dem im Karbidzustand vorgesehenen Treibstoff und mit der wärmeabführenden Flüssigkeit. Die Festigkeitseigenschaften bei hohen Temperaturen liegen zwischen denjenieen austenitischer und ferritischer Stähle.Such an alloy is based on the chemical composition, the face-centered cubic lattice and the excellent strength properties at high temperatures help to make them stand out in a special way Dimensions suitable for the intended use mentioned at the beginning. As a result of their chemical composition With such alloys, there is a small effective cross-section for the absorption of high-speed neutrons in connection with good compatibility with the fuel provided in the carbide state and with the heat-dissipating liquid. The strength properties are at high temperatures between those austenitic and ferritic steels.

Die Herstellung der Legierung kann auf herkömmliche Art in einem normalen Tiegel aus Sintermagnesit erfolgen, wobei sie möglichst unter Vakuum bzw. in einer Schutzgasatmosphäre abgekühlt wird. Eine weitergehende Verbesserung erzielt man nach dem Gießen und Abkühlen durch eine Erhitzung auf eine hinreichende, in der Regel über 1000 C liegende Temperatur, bei welcher alle eventuell vorliegenden Festausscheidungen aufgelöst werden. Im Anschluß an die Erhitzung wird bei einer der Erhitzuiigstempeiatur möglichst naheliegenden Temperatur eine Verformung durch mechanische Reduzierung im Bereich vom 20 bis 60" „ durchgeführt, die zu einer neuen Verteilung der Härteausscheidung führt.The alloy can be produced in a conventional manner in a normal sintered magnesite crucible take place, where it is cooled as possible under vacuum or in a protective gas atmosphere. One Further improvement can be achieved after casting and cooling by heating to a Sufficient temperature, usually above 1000 C, in which all possible existing fixed eliminations are dissolved. Subsequent to Heating is at one of the heating temperatures temperature as close as possible to deformation due to mechanical reduction in the area from 20 to 60 "" carried out leading to a new distribution the hardness precipitation leads.

Als Beispiel wurde eine ferritische Legierung mit derAs an example, a ferritic alloy was used with the

4; Zusammensetzung Π °. „ Cr; 5ⁿ „ Ti: 2 ° _r, V: 0.2ⁿ „ Al: 0.1° „Cc: Pest Fe. hergestellt, -ergossen, abgekühlt und bei einer Temperatur von 700 C drei Tage lang gealtert. Sie ergab die folgenden Festigkeitseigenschaften, die be! einer Temperatur von 700 C und einer Zuggcsehwjndigkcit von 0,5ⁿ'_n pro Minute gemessen wurden:4; Composition Π °. "Cr; 5 ⁿ "Ti: 2 ° _r , V: 0.2 ⁿ " Al: 0.1 ° "Cc: Pest Fe. manufactured, cast, cooled and aged at a temperature of 700 C for three days. It resulted in the following strength properties, which be! at a temperature of 700 C and a draft rate of 0.5 ⁿ ' _n per minute:

Bruchlast 18.2 kg mm² Breaking load 18.2 kg mm ²

Streckgrenze 16.2 kg/mm² Yield strength 16.2 kg / mm ²

Dehnung 27°;_O Elongation 27 °; _O

Nach einer thcrinomcchanischen Behandlung mit einer ersten mechanischen Reduzierung von 40% nach Erhitzung auf HOO⁰C und dann einer /weiten Reduzierung von 30°/„ nach Erhitzung auf 90O⁰C ergab die gleiche Zusammensetzung bei 700⁰C die folgenden Eigenschaften: After a thermal treatment with a first mechanical reduction of 40% after heating to HOO ⁰ C and then a / wide reduction of 30 ° / "after heating to 90O ⁰ C, the same composition at 700 ⁰ C gave the following properties:

Streckgrenze 11 kg/mm*Yield strength 11 kg / mm * Bruchlast 14 kg/mm'Breaking load 14 kg / mm '

Dehnung 120°/₀ Elongation 120 ° / ₀

Claims

Claim:

Use of an iron alloy, referring to

13 to 25 ⁰ Z ₀ chrome,

2 to 7% titanium,
not more than

0.005 ° / ₀ carbon,
as well as either individually or in groups

0 to 8 ⁰ Z ₀ aluminum,

2 to 7 ⁰ Z ₀ vanadium,

2 to 7 ° / ₀ silicon,

0 to 3 ⁰ Z ₀ molybdenum,

0 to 0.5% per element of one or more of the rare earths,

Remainder iron and impurities from the melting process, for the production of casings for high-speed neutron reactors.